一座大橋因早期損壞嚴(yán)重而被拆除的原因分析與警示

1、一座大橋因早期損壞嚴(yán)重而被拆除的原因分析與警示 中 國 公 路 學(xué) 會 理 事 江西省公路學(xué)會常務(wù)理事 諶潤水 研究員二五年十二月十六日一、引 言香港青馬大橋1.1 我國公路橋梁建設(shè)的輝煌成績 2004年底的統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國橋梁總數(shù)已達(dá)32萬座，共134萬延米（不含港、澳、臺地區(qū)）；蘇通大橋模型江蘇江陰大橋 預(yù)計到2020年我國還將建20萬座大中小橋梁，總和長度將會超過1萬公里。 早在1991年我國公路橋梁的主跨已突破400米；萬縣長江大橋江陰大橋1999年跨徑又突破1000米大關(guān)最大跨徑達(dá)到1490米潤揚(yáng)大橋 從此，我國已躋身于世界上能夠建造千米級橋梁的少數(shù)國家之列；南京二橋1.2 我國還

2、不是“橋梁技術(shù)強(qiáng)國”的現(xiàn)實 今天的中國無論是從橋梁數(shù)量上，還是從橋梁跨徑上都已是世界的“橋梁大國”，但還不是“橋梁技術(shù)強(qiáng)國”。為什么呢？ 交通部鳳懋潤總工程師在2005年第5期橋梁雜志上撰文，總結(jié)歸納出影響我國公路橋梁工程質(zhì)量和使用效益的三個深層次問題分別是：耐久性通病、安全性隱患和技術(shù)儲備與創(chuàng) 新不足。 同時，鳳總也指明了很好的應(yīng)對策略和方針：上海盧浦大橋 1、提高工程“耐久性”，工程結(jié)構(gòu)的耐久性應(yīng)該是工程質(zhì)量的最基本要素，是工程建設(shè)資源節(jié)約的核心。要樹立起工程“有效服務(wù)壽命”（樹立使用壽命的概念和建立起提高工程耐久性的技術(shù)保障體系。 提高橋梁工程的耐久性、延長工程的使用壽命就是最大的資源節(jié)

3、約。潤揚(yáng)大橋效果圖 2、要建立起“全壽命成本優(yōu)化”的概念，以工程使用壽命期內(nèi)的工程建設(shè)、養(yǎng)護(hù)和維護(hù)管理的綜合效益最優(yōu)為目標(biāo) 在設(shè)計階段就應(yīng)該一并考慮工程 建成后養(yǎng)護(hù)、維修和管理的問題， 力求達(dá)到總體資源最小的目的。潤揚(yáng)大橋效果圖3、要重視“社會成本”，橋梁開通運(yùn)營后，頻繁的維護(hù)特別是中斷交通的大修工作不僅嚴(yán)重影響工程的服務(wù)水平，而且會給社會生活帶來效益損失，必須建立起“社會成本”的理念。潤揚(yáng)大橋懸索橋夜景 鳳總還語重心長的說：總之，要樹立起工程“高品質(zhì)”的理念。橋梁工程的“高品質(zhì)”體現(xiàn)在：總體設(shè)計的科學(xué)合理性、工程結(jié)構(gòu)的安全耐久性、社會效益的可持續(xù)性。潤揚(yáng)大橋斜拉橋夜景1.3 我國公路橋梁規(guī)范

4、正在逐步完善 我國新修訂 公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范（JTG D60-2004）在“總則”中首次明確規(guī)定：公路橋涵結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準(zhǔn)期為100年。 同時又規(guī)定：公路橋涵結(jié)構(gòu)在按承載能力和正常使用“兩類極限狀態(tài)設(shè)計時，應(yīng)同時滿足構(gòu)造和工藝方面的要求”！蘇通大橋模型 “還應(yīng)在設(shè)計文件中，對涉及工程質(zhì)量的構(gòu)造設(shè)計、材料性能和結(jié)構(gòu)耐久性、必須特別指明的制作或施工工藝、橋涵運(yùn)行條件等提出相應(yīng)的要求”。 新版規(guī)范在“3.5 構(gòu)造要求” 中保留了“89版規(guī)范”的規(guī)定：“3.5.1 橋涵結(jié)構(gòu)應(yīng)符合以下要求： 1、結(jié)構(gòu)在制造、運(yùn)輸、安裝和使用過程中，應(yīng)具有規(guī)定的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性和耐久性?！?增加了“3.5.6 橋涵應(yīng)有

5、必要的通風(fēng)、排水和防護(hù)措施及維修工作空間?！?還強(qiáng)化了“3.7 養(yǎng)護(hù)及其他附屬設(shè)施”的要求條款。1.4 總結(jié)經(jīng)驗與教訓(xùn)，促進(jìn)我國公路 橋梁建設(shè)健康發(fā)展 面對我國公路橋梁建設(shè)的輝煌成績，和正在逐步修訂完善的我國公路橋梁標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，正如鳳總所說，“站在橋梁工程發(fā)展的戰(zhàn)略高度總結(jié)幾十年來技術(shù)進(jìn)步的經(jīng)驗特別是教訓(xùn)是十分有益的。” 借今天大會給我發(fā)言的機(jī)會，下面講述我省一座建成通車僅十余年、全長近300米的普通鋼筋混凝土簡支空心板大橋，因設(shè)計不合理、施工質(zhì)量差和使用不當(dāng)?shù)戎T多原因，致使該橋早期損壞極其嚴(yán)重而過早地成為了一座危橋，并經(jīng)結(jié)構(gòu)檢測與現(xiàn)狀評定：該橋不具有加固改造的價值不具有加固改造的價值，最終不得

6、不將其拆除。該實例再次給予橋梁工程技術(shù)人員以一定的啟示和警示。 二、大橋?qū)嵗艣r成新大橋 成新大橋成新大橋位于江西省成新農(nóng)場（四面環(huán)水），跨越贛江西大河下游的三老官河，是該農(nóng)場與外界聯(lián)系的唯一陸路通道，所以，成新大橋的作用非常重要。該橋上部結(jié)構(gòu)為23孔13米標(biāo)準(zhǔn)跨徑普通鋼筋混凝土空心板，每孔設(shè)計采用整體現(xiàn)澆施工、橋面連續(xù)；下部構(gòu)造為：打入式鋼筋混凝土柔性排架摩擦樁基礎(chǔ) 。南昌岸與成新岸橋臺（編號為0#與23#）為雙排共八根柱式輕型臺身，頂上設(shè)蓋梁。 橋墩型式為兩種：單排四柱式輕型墩身加蓋梁和雙排共八根的柱式輕型墩身加蓋梁，具體1#22#橋墩的設(shè)置情況是，兩個或三個單排柱式墩之后，設(shè)一個雙排柱式

7、墩。 大橋橋面凈寬為3.5米車行道+20.82米人行道，橋梁全長299.66米。大橋設(shè)計荷載標(biāo)準(zhǔn)：汽車-15級；掛車-80。該橋于1988年11月開工建設(shè)，1989年12月竣工通車。 由于成新大橋跨徑小，排架式橋墩先后被過往船只碰撞二十余次，其中三次非常嚴(yán)重，分別中斷交通15天，每次耗資數(shù)萬元用于維修和臨時加固。 此外，由于該橋為單行道，橋面狹窄，先后發(fā)生二十余次車輛碰撞行人、自行車、摩托車等事故，機(jī)動車輛還經(jīng)常撞壞橋欄桿，其中一次拖拉機(jī)的輪子都懸出橋外。雖然，成新大橋建成通車才十余年，但大橋已多處被嚴(yán)重?fù)p壞，已嚴(yán)重危及大橋的結(jié)構(gòu)和使用安全。三、大橋主要病害的產(chǎn)生原因及 危害性分析 成新大橋業(yè)

8、已查明的主要病害有： 各孔上部結(jié)構(gòu)空心板跨中部位已產(chǎn)生過大的恒載結(jié)構(gòu)永久變形，并超過規(guī)范限值；3.1 大橋的主要病害 橋面實測中心線與橋面設(shè)計中心線偏差較大，且大小無規(guī)律，大大超過規(guī)范規(guī)定； 車行道與人行道寬度尺寸誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過規(guī)范允許的偏差； 下部構(gòu)造的各墩、臺柱身、蓋梁與橫系梁破損、傾斜、開裂現(xiàn)象普遍，病害程度超過規(guī)范允許范圍，且相當(dāng)嚴(yán)重； 各墩、臺沉降程度不一，橋面起伏較高，對行車和大橋的安全都極為不利； 經(jīng)“超聲回彈綜合法”測試各主要結(jié)構(gòu)部位混凝土強(qiáng)度，均低于設(shè)計值； 原設(shè)計橋面連續(xù)，僅在墩頂位置橋面設(shè)3厘米深、0.5厘米寬的假縫，另設(shè)鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)，蓋梁頂面鋪設(shè)油氈作簡易支座。但實際使用后

9、，多數(shù)假縫被拉裂、破損嚴(yán)重。 人行道與欄桿花板、扶手及立柱亦被拉裂；蓋梁與空心板之間壓死而不能伸縮，致使多數(shù)蓋梁局部壓裂、露筋并銹蝕等等。 上述病害上述病害已嚴(yán)重影響大橋的安全使用，并危及大橋自身安全。對照交通部公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范（JTJ073-96）第4.2.25條“橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)”來評定成新大橋的技術(shù)狀況，已屬“四類橋梁”的“危險狀態(tài)”的橋梁。其產(chǎn)生的主要原因及危害性分析如下：3.2 設(shè)計與施工原因 3.2.1 大橋設(shè)計的缺陷與隱患 （1）成新大橋跨越的三老官河系通航河道，橋墩設(shè)計為斷面僅為3030cm的排架式柔性墩，在通航跨徑較?。?biāo)準(zhǔn)跨徑L=13米）的情況，極易被過往船只碰撞，造成

10、嚴(yán)重?fù)p傷，甚至斷裂； （2）據(jù)2001年6月的成新大橋上游一側(cè)的地質(zhì)勘察報告揭示，成新大橋所處的河床地質(zhì)情況是第四系全新統(tǒng)沖積層，埋深018.95米以粘土質(zhì)、淤泥質(zhì)和粉砂質(zhì)土為主，多為河床和河漫灘沉積產(chǎn)物，長期處于富含水狀態(tài)，沉積時間短，壓密程度低、壓縮系數(shù)大，摩擦系數(shù)較小，土層承載力分布不均，所以該土層不宜作為樁基礎(chǔ)持力層。 而成新大橋的墩、臺基礎(chǔ)均采用打入式鋼筋混凝土方樁基礎(chǔ)，設(shè)計樁長僅為12米，有的因無法打入還截短了。所以，該橋的摩擦樁基礎(chǔ)無論是豎向承載力，還是縱、橫向的嵌固穩(wěn)定均難以達(dá)到大橋安全使用要求。也是該橋橋面起伏過大，橫向變形過大的主要原因之一。 （3）本橋設(shè)計為節(jié)省工程造價，

11、將上部構(gòu)造簡支板體系設(shè)計為全橋聯(lián)孔結(jié)構(gòu)，即在各孔空心板與橋面之間均不留伸縮縫，僅在墩頂位置橋面設(shè)3厘米深、0.5厘米寬的假縫，并在蓋梁（墩帽）頂面鋪設(shè)油氈作為簡易支座與下部構(gòu)造柔性排架柱橋墩相聯(lián)系。 實際使用中，梁底與蓋梁貼緊卡死，致使蓋梁局部壓裂、壓碎，損壞嚴(yán)重；多數(shù)墩頂假縫被拉開、碎裂嚴(yán)重，同時欄桿花板、扶手、立柱均被拉裂損壞； 由于空心板梁在蓋梁上不能自由伸縮，只能帶動蓋梁一并伸縮，致使蓋梁底面的柱頂壓裂、破損嚴(yán)重，并使柱身不規(guī)則的傾斜，嚴(yán)重者開裂，兩岸橋臺背墻亦被頂斷。 3.2.2 施工原因 （1）據(jù)調(diào)查，本橋是以設(shè)計、施工總承包形式建設(shè)的，而且是邊設(shè)計、邊施工；因而，在施工中，多次變

12、更設(shè)計和施工方法。例如，每孔空心板梁設(shè)計要求整孔一次性澆筑完成，但有多孔橫向是分成三次澆筑的，而且在縱向接縫處高差很大，影響了工程質(zhì)量。（2）施工質(zhì)量差。各墩、臺的柱身與蓋梁相接位置參差不齊、錯位較大，既對墩、臺的承載力不利，又致使柱身傾斜，嚴(yán)重影響了墩、臺和整個大橋的使用安全。（3）混凝土質(zhì)量不好。經(jīng)測試，大橋各主要構(gòu)件的混凝土標(biāo)號均未達(dá)到設(shè)計要求。多處存在蜂窩麻面病害，個別柱身用手輕輕一掰即掉下一塊。3.3 使用上的原因 （1）由于橋面過窄，但橋長又近300米，因而難以避免橋上車輛碰撞自行車、摩托車，以及車輛為避讓而沖撞橋梁的事故。（2）由于跨徑較小，橋下水流又急，尤其是在霧天與夜晚視線較

13、差時，難以避免船只碰撞柔弱的橋墩。所幸的是，雖已發(fā)生多次船只撞斷橋墩柱身事故，尚未將整個橋墩的四個柱身一齊撞斷而垮橋。（3）交通量的增長和載重量增大亦是造成和加劇大橋有關(guān)病害的主要原因之一。據(jù)調(diào)查，過往成新大橋的日車流量最高峰達(dá)500余輛，日平均車流量亦有400輛，其中重車重量達(dá)300KN/輛以上，平均重量亦在150KN。3.4 現(xiàn)有橋墩臨時加固措施的隱患 （1）18#橋墩先后兩次被船只嚴(yán)重碰撞，第一次撞斷上水柱身，采用外包混凝土加固處理；第二次撞斷下水柱身，采取在兩柱之間加鋼管撐柱加固，而未對斷裂柱身進(jìn)行任何修補(bǔ)，更未對受損的橫系梁采取加固處理。（2）11#橋墩被船只嚴(yán)重撞損，采取的亦是在兩

14、柱之間加鋼管撐柱的加固形式，但未對橫系梁與柱身的連接進(jìn)行加固修補(bǔ)。（3）上述兩墩被撞的加固處理因未處理好橫系梁與柱身的有效連接，故均未起到整體加固補(bǔ)強(qiáng)作用。 而且，嚴(yán)重碰撞亦將影響到蓋梁和樁基礎(chǔ)。所以，上述兩墩的加固僅為臨時應(yīng)急處理，要確保安全、消除隱患，尚應(yīng)徹底查清所有病害后，采取有效的加固補(bǔ)強(qiáng)措施進(jìn)行處理。 四、大橋現(xiàn)狀與使用安全性的 整體分析4.1 設(shè)計與施工存在的缺陷與病害將繼續(xù)危及大橋的使用安全 （1）跨徑偏小，橋面過窄，將會繼續(xù)造成船只撞擊橋墩、車輛沖撞橋梁，從而對橋梁的安全造成威脅。（2）墩、臺樁基礎(chǔ)的截面過小，樁長太短，對大橋的承載力和墩、臺的穩(wěn)定性構(gòu)成隱患，而且難以著手加固處

15、理難以著手加固處理，且加固費(fèi)用昂貴。（3）上、下部構(gòu)造之間因無有效的支座而卡死，不能自由伸縮，使墩、臺身受力極為不利，并危及其穩(wěn)定性。（4）施工質(zhì)量差，各構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度低，亦對大橋的使用安全不利。墩、臺柱身與蓋梁相接位置參差不齊，使之均達(dá)不到設(shè)計要求，而成為不可挽救的工程缺陷和隱患。4.2 大橋現(xiàn)已存在的缺陷與病害使大橋本身已成為一座危橋 （1）成新大橋業(yè)已查明的主要病害與缺陷，對照交通部公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范的要求，已處于“四類橋梁”的“危險狀態(tài)”，已是一座危橋。（2）大橋本身業(yè)已存在的跨徑小、橋面窄、樁基太短、截面過小，以及墩、臺柱身截面太小的缺陷，均危及大橋的使用安全。而且，難以采取有效加固

16、與補(bǔ)強(qiáng)措施加以改選。4.3 大橋已難以適應(yīng)日益發(fā)展的 經(jīng)濟(jì)建設(shè)與交通運(yùn)輸?shù)男枰?成新大橋是江西省成新農(nóng)場、朱港農(nóng)場和濱湖農(nóng)科所與外界聯(lián)系的唯一陸路通道，是“兩場一所”生產(chǎn)、生活和正常工作等的交通運(yùn)輸保障。 隨著“兩場一所”的經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，過往成新大橋的交通量和載重量均已大幅度提高，而且將繼續(xù)發(fā)展與提高。所以，大橋的現(xiàn)狀已難以適應(yīng)上述發(fā)展的需要，以及難以保證大橋的安全使用。 五、結(jié)構(gòu)檢查結(jié)論與鑒定意見 5.1 通過對成新大橋的全面結(jié)構(gòu)檢查，以及對查明的主要病害及缺陷的產(chǎn)生原因分析，對照交通部公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范的“橋梁技術(shù)狀況評定標(biāo)準(zhǔn)”，來評定成新大橋的技術(shù)狀況，已屬“四類橋梁”的“危險狀態(tài)”的危

17、橋。 5.2 由于成新大橋的設(shè)計與施工業(yè)已存在難以加固補(bǔ)強(qiáng)和改造難以加固補(bǔ)強(qiáng)和改造的缺陷與病害，大橋使用過程中造成的損傷和病害亦非常嚴(yán)重。要確保大橋繼續(xù)安全使用，勢必要花巨資徹底根治上、下部構(gòu)造所存在的病害，并應(yīng)采取有效措施和交通管制，來防范船只碰撞橋墩與車輛沖撞橋梁的事故發(fā)生。 5.3 鑒于大橋業(yè)已存在難以處治的缺陷和病害，以及“兩場一所”生產(chǎn)、生活和正常工作、以及經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展需要，應(yīng)將現(xiàn)有成新大橋（危橋）拆除拆除，重建重建一座能夠滿足使用和安全要求的新橋新橋。 5.4 成新大橋在被拆除之前，應(yīng)高度重視大橋的使用安全，切實加強(qiáng)大橋的交通管制和限載工作，并應(yīng)加強(qiáng)對大橋現(xiàn)有病害的觀察

18、，尤其是11#墩和18#墩的觀察。如發(fā)現(xiàn)大橋出現(xiàn)異常，應(yīng)立即中斷交通，并針對性地進(jìn)行維修，以保障現(xiàn)有大橋在新橋建成之前仍維持通車。六、結(jié)語與警示 成新大橋于2001年7月經(jīng)檢測并鑒定為“四類橋梁”的“危險狀態(tài)”后，有關(guān)部門在加強(qiáng)大橋管理與維護(hù)的同時，積極籌措資金建新橋。 在2004年上半年，嶄新的成朱大橋成朱大橋建成通車了成朱大橋上游側(cè)面成朱大橋橋面成朱大橋上部構(gòu)造為30米箱梁成朱大橋上部構(gòu)造為30米箱梁成朱大橋下部構(gòu)造為鉆孔灌注樁加雙柱式墩 成新大橋也于當(dāng)年的6月被拆除，從而結(jié)束了她短暫而極具遺憾的“使命”。該橋被拆除的背后卻讓人們深刻反思，同時亦給予橋梁工程技術(shù)人員許多的警示： 6.1 警

19、示一：修建橋梁應(yīng)講科學(xué)性， 并做到科學(xué)決策 成新大橋跨越的是通航河道，因此橋跨選擇時不僅要滿足泄洪要求，還應(yīng)充分考慮并滿足通航要求，在船只過橋時應(yīng)避免對橋墩的撞擊。不能一味追求工程造價低而降低要求，最終導(dǎo)致大橋經(jīng)常被撞后嚴(yán)重?fù)p壞。 新、老公路橋梁設(shè)計通用規(guī)范均規(guī)定：“位于通航河流或有漂流物的河流中的橋梁墩臺，設(shè)計時應(yīng)考慮船或漂流物的撞擊作用（偶然作用或稱偶然荷載）。 橋址處地質(zhì)勘探資料是大橋設(shè)計必不可少的重要基礎(chǔ)資料，決不能在無地質(zhì)資料的情況下憑經(jīng)驗來設(shè)計橋梁下部結(jié)構(gòu)。 橋址處的地質(zhì)土質(zhì)調(diào)查是橋涵勘測設(shè)計的一項重要內(nèi)容，它關(guān)系到經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行橋梁上下部結(jié)構(gòu)設(shè)計，也關(guān)系到橋梁結(jié)構(gòu)堅固耐久和安全可靠，這一重要環(huán)節(jié)是不能省略的。 然而成新大橋卻沒有進(jìn)行這一項工作，橋梁的下部構(gòu)造埋置深度僅憑經(jīng)驗來確定，而且還從盡量節(jié)省經(jīng)費(fèi)出發(fā)，選擇最簡單的打入樁基礎(chǔ)。施工單位在